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近日，由四川省公路规划勘察设计研究院有限公司（简称四川省公路设计院）负责设计的“国道317线雀儿山隧道工程”项目荣获2021中国土木工程詹天佑奖。
"詹天佑奖"是中国土木工程设立的最大奖项，表彰奖励在科技创新与新技术应用中成绩显著的工程项目，被称为建筑业的"科技创新工程奖"。
詹天佑奖杯及奖牌，图片来源：四川公路院
图片来源：四川公路院
詹天佑奖
▲四川公路规划勘察设计院有限公司前9次获得的詹天佑奖，图片来源：四川公路院
工程概况
国道317线雀儿山隧道是国家级重点工程，位于四川省甘孜州德格县境内，是世界上第一座海拔4300米以上的特长公路隧道。隧道穿越“川藏第一险”的雀儿山，洞口海拔4373米，全长7079米，最大埋深700米。2002年启动方案论证和可行性研究，2012年6月开建，2017年9月建成通车，前后历时15年之久。
▲2017年9月，雀儿山隧道建成通车。图片来源：四川公路院
工程难点
隧道位于甘孜州境内，属于高原深埋特长隧道，具有三高三低的特点：即“海拔高、地应力高、地震烈度高”“气温低、含氧量低、气压低”，同时隧道穿越4条大断层，技术难度极大。在海拔4300米高原修建七千米的超特长隧道，处境艰苦，困难重重。
林国进介绍雀儿山隧道工程路线等情况，图片来源：人民数字联播网
“雀儿山隧道是迄今为止，我做过的周期最长的隧道设计。”四川省公路设计院隧道与地下工程分院院长林国进坦言。“周期最长”必然有它的难点，海拔高、低温、缺氧……如何解决这些问题？自2002年起，四川省公路设计院隧道设计团队本着多吃苦、多体验、多研究的信念，反复前往实地勘察，开会研讨，与多部门组成研究团队共同克服难题，开展了十年科学研究与技术攻关。十年后，雀儿山隧道动工修建，再五年后正式通车运行，整整历经十五年时间。
针对高海拔隧道工程特点，为绕避冰雪冻害、降低建设难度、保障运营安全，项目首创高海拔隧道“气象选线”设计理念。“我们在隧址区建立了2套自动气象观测站，在海拔3800-5050米设立了7个人工流动监测点，历时2年不间断气象监测，推算了50年一遇的气候值，分析了隧址区存在的主要气象灾害。”林国进说，通过“气象选线”方法的应用，最终采用的隧道方案有效避免了风吹雪、雪崩等气象及道路灾害，确保该路段全年全天候安全畅通。
“当时的我们没有成熟规范的理论支撑，也没有工程实例借鉴，隧道设计与施工只能从零探索。”四川省公路设计院技术咨询部副总工程师郑金龙回忆道。
郑金龙讲述荣获“詹天佑奖”、出版技术成果书籍背后的故事
图片来源：人民数字联播网
随着海拔高度增加，大气含氧量降低，人员和机械施工效率下降，甚至威胁施工人员的生命安全，因此高海拔隧道施工需要采取制氧供氧措施。郑金龙介绍道，“雀儿山隧道采用办公生活区鼻息与弥散供氧组合，隧道内施工区局部弥散式供氧，配备了移动吸氧车供氧，隧道洞内还设置了移动式应急救援车，洞口处设置高压氧舱，可以满足危重病人的应急救援，运输车辆上还为司机备用了鼻息式吸氧器。”前期的设计勘察考虑周到、细致入微，5年施工期间，雀儿山隧道工程项目无一例因高原反应导致的人员伤亡事件。
雀儿山隧道建设填补了世界高寒缺氧地区公路特长隧道建设空白，形成一整套高海拔公路隧道勘察设计和施工建设的成套方案与核心技术，取得了国内外领先的多项创新性技术成果，为高海拔隧道的建设提供参考经验。目前，雀儿山隧道的工程研究成果已成功应用于四川汶马高速工程中，取得了非常显著的运用效果。
▲隧道区恶劣的自然环境，图片来源：四川公路院
技术创新
为克服上述难题，省公路设计院公司项目团队经过十余年的攻关，形成了高海拔隧道勘察设计与施工的成套技术，取得了多项创新成果。
01、首创高海拔隧道“气象选线”的设计理念，将气象、水文与地质因素结合，为高海拔寒区越岭隧道选线提供了新思路。
▲轴线方案比选示意图，图片来源：四川公路院
02、创新性地提出高海拔隧道结构综合抗防冻技术，并在隧道洞口设立了防雪透光棚，既保证了隧道洞口防冻、防雪，又有效缓解了驾乘人员的“黑白洞”效应。
▲防雪透光棚，图片来源：四川公路院
▲内贴保温层，图片来源：四川公路院
03、将现有隧道通风计算标准从海拔2200m提高到海拔5000m，填补了相关设计规范的空白，为高海拔隧道施工及运营通风、制氧供氧提供有力的技术支撑。
▲海拔系数测试，图片来源：四川公路院
04、首次提出基于海拔高度与人员劳动强度的高海拔隧道施工供氧标准，建立了雀儿山隧道施工制氧供氧系统，为高海拔特长隧道施工安全提供了有力保障。
▲制氧供氧系统，图片来源：四川公路院
05、创新性利用洞口附近的温泉热能，通过管道引入温泉进行路面加热，消除隧道洞口段的冰雪灾害。
▲利用温泉热能消除洞口路面冰雪灾害，图片来源：四川公路院
隧道建成，“冬过雀儿山，如过鬼门关”已彻底成为历史。原本穿越雀儿山翻山越岭需两个多小时路程，如今只需要10余分钟，较原路节约里程19.4公里，降低海拔高度800米，同时绕避了原公路长达4.7公里的雪崩易发危险段，6处泥石流段，以及大量的冻土、滑坡、雪害、冰害等安全隐患严重段。雀儿山隧道彻底改变了国道317线雀儿山段的路况，消除了长久以来的交通瓶颈，在为藏区人民带来了便捷和安全的交通环境的同时，也为甘孜州社会经济发展注入了全新动力
素材来源：四川公路规划勘察设计院、人民数字联播网、交通新闻网、四川省交通运输厅
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